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Predecir el laboratorio del futuro

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La presunción sobre el laboratorio del futuro en la década próxima revela las tecnologías específicas que revolucionarán la industria y propulsarán ciencia adelante.

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¿Allí? s algo que intriga uniformemente sobre el pensamiento, hablar e intentar predecir del futuro. La práctica se ha desarrollado en su propio sector en nuestra sociedad, del renombre del psychics a las películas de la superproducción. ¿? ¿De nuevo al futuro? es una tal superproducción que explota nuestro deseo sin fin de ser entretenido por el desconocido extenso. ¿La serie de la película lleva a cabo aplicabilidad especial este año como? ¿De nuevo al futuro, parte II? se fija en el año 2015, de que somos acercamiento rápido. Esto se imaginaba que 2015 es lleno de coches del vuelo, de hoverboards, de perro-caminante del abejón y de un reactor de la energía basado en las cáscaras del plátano y la cerveza vieja. Aunque es de la vida real 2015 no es que avanzadas, todas las invenciones tienen un anillo de la familiaridad a ellas, y de desarrollo se basan en la misma tecnología que somos de innovación y de mejora aquí y ahora. La película también menciona la tecnología inventada o sobrepasada ya en sociedad actual, tal como teléfonos de la lente (vidrio de Google), photojournalism del abejón, pantallas de la televisión del roll-up (electrónica flexible), identificación del thumbprint y, ridículamente, la máquina de fax como eje de la comunicación. ¿La lección aquí es que él? s importante mirar hacia el futuro, fijar metas y el trabajo altos hacia la realización de las metas dichas.

La aplicación de esta lección a los laboratorios en el año 2024 rinde un cuadro destacado por mejor, más rápidamente y esperanzadamente menos instrumentación costosa. En una encuesta sobre reciente el lector del equipo de laboratorio, el 48 por ciento de respondedores dijo que las mejoras de la instrumentación ampliará sus capacidades de la investigación en los 10 años próximos. De ésos, se espera que los sistemas de la automatización (el 42 por ciento) y los sistemas de la proyección de imagen (el 41 por ciento) cambien la mayoría, seguido por los sistemas de la cromatografía y de la espectroscopia (el 34 por ciento por cada uno), el equipo de la preparación de la muestra (el 28 por ciento), los aparatos médicos (el 24 por ciento) y las pipetas (el 21 por ciento).

El funcionamiento de empleo fácil (el 58 por ciento) y realzado mejorado (el 54 por ciento) es las características superiores que los respondedores del examen quisieran que los fabricantes se enfocaran encendido en la década próxima. Por supuesto, el coste de la propiedad no era detrás lejano con el 45 por ciento. ¿La financiación y los costes se han identificado como hoy? los desafíos más grandes de la investigación de s, y los respondedores del examen son severos en la probabilidad de eso que cambia durante la década próxima.

¿Mientras que no cada instrumento o edición del laboratorio se puede examinar detalladamente para el alcance de este artículo, él? ¿s crítico mirar los examina a los respondedores identificados como los más importantes? ¿sistemas de la automatización, sistemas de la proyección de imagen y financiación? así como las tendencias por el año 2015.

Automatización

La automatización en laboratorios se identifica típicamente como costes del funcionamiento y del instrumento/el reactivo del análisis. En actualidad, abarca tanto más que eso. Las capacidades de la prueba, el flujo de trabajo, el mantenimiento, el tiempo de vuelta y las visitas de vuelta son apenas algunas otras características que entran la definición de la automatización de laboratorio acertada.

Chernesky máximo, profesor de la pediatría, de la patología y de la medicina molecular en McMaster Univ. ¿lleve recientemente una evaluación para determinar las características del flujo de trabajo de diversos instrumentos automatizados de uso general para la diagnosis sexual - de infecciones transmitidas? aunque los resultados se puedan aplicar a cualquier flujo de trabajo del laboratorio. Chernesky basó su estudio en siete etapas específicas del flujo de trabajo para evaluar cada instrumento de la automatización: 1) interacción pre-analítica (arranque del instrumento, cargamento consumible); 2) preparación y cargamento el reactivo; 3) preparación y cargamento de la muestra; 4) interacción del en-proceso (número de épocas que requieren al operador volver al instrumento durante la operación); 5) interacción poste-analítica (que descarga muestras, los reactivo, los materiales consumibles); 6) mantenimiento (limpie y descontaminación del instrumento, de accesorios y de worksurfaces; y 7) automatización total (mida el tiempo de cada instrumento es operacional sin la interacción del operador).

Todos los éstos se deben medir al comprar un sistema de la automatización para un laboratorio actual, y se deben considerar como pautas para conducir el desarrollo y la puesta en práctica discutible de los sistemas más importantes del laboratorio del futuro.

¿? ¿En el futuro, pienso que conseguiremos lejos de los instrumentos de procesamiento por lotes por lotes y terminar para arriba con el tipo instrumentos de un flujo más continuo? Chernesky dijo el equipo de laboratorio. ¿? Veremos ciertamente los instrumentos mucho más de acceso aleatorio, que pueden comprobar para saber si hay marcadores múltiples, porque las compañías se están centrando en partes particulares de seres humanos. La mayoría de las industrias se están moviendo hacia los solos instrumentos que pueden procesar tipos múltiples. Los cuanto más marcadores o analitos que usted puede conseguir en su instrumento, el mejor. ¿Los laboratorios son cada vez más móviles hacia los instrumentos disease-specific.?

Proyección de imagen

¿Dado su historia, él? por ciento no asombrosamente de s el 41 de respondedores del examen espera que los sistemas de la proyección de imagen cambien la mayoría en la década próxima. La proyección de imagen ahora está en el medio de una revolución, almacenando crecimiento enorme en los últimos 10 años, y no demostrando ninguna muestra de una retardación en los 10. siguientes. Esto es evidenciada por el Premio Nobel 2014 En química que es concedido al campo de la microscopia de la estupendo-resolución.

Durante mucho tiempo, la microscopia óptica fue refrenada por una limitación presumida: que nunca obtendría una mejor resolución que mitad de la longitud de onda de la luz. Ayudado por las moléculas fluorescentes y los años de experiencia que rompían límites de la microscopia, Eric Betzig y sus dos co-ganadores superaron los límites de resolución impuestos por la difracción de la luz para traer microscopia óptica en el nanodimension. Usando microscopia de la estupendo-resolución, los científicos pueden visualizar los caminos de moléculas individuales dentro de las células vivas.

¿? ¿Ha habido un énfasis enorme en la estupendo-resolución en los años últimos, y durante los 10 años próximos, vamos a ver usos enormes del estupendo-res usado en una manera correlativa con diversas modalidades de la microscopia ligera? Stephen Ross, director general, producto y departamento de la comercialización, instrumentos de Nikon, dijo el equipo de laboratorio. ¿? ¿Usted? el re ir a ver la estupendo-resolución conseguir más rápida y más vivir-célula amistosa. ¿Nos pienso? ¿el re también ir a considerar la correlación de nuevas técnicas, como las tecnologías ligeras de la hoja que permitirán a investigadores a los organismos enteros de la imagen con el desarrollo, y entonces en un punto particular, correlaciona los datos ligeros de la hoja que utilizan otras modalidades que proporcionen órdenes de la resolución de la magnitud mejor.?

Apenas las semanas después de que Betzig ganara el Premio Nobel, Su laboratorio en el instituto médico de Howard Hughes anunció el desarrollo de un nuevo microscopio de la hoja de la luz del enrejado que recoge imágenes de alta resolución rápidamente y reduce al mínimo daño a las células, significando que puede imagen la actividad tridimensional de moléculas, de células y de embriones en el detalle fino por periodos de tiempo más largos. ¿En la última década, Betzig ha iniciado una habitación de las plataformas de la proyección de imagen que permiten que los biólogos sigan visualmente los movimientos de células? las estructuras más minúsculas. Espere que eso continúe y que desempeñe un papel en el futuro de la proyección de imagen como Betzig trabaja en otras áreas, incluyendo la resolución espacial, la resolución temporal, la tecnología de etiquetado, la proyección de imagen del profundo-tejido y la proyección de imagen dato-rica no invasor.

Ross dice que la proyección de imagen de la razón ha ganado tal crecimiento enorme está recientemente porque las nuevas tecnologías, como energía de cómputo, genético codificaron las puntas de prueba, nuevas tecnologías del detector y mejores filtros, ha combinado para propulsar la tecnología. ¿Será la misma cosa en el futuro? las técnicas y las tecnologías combinarán para tratar nuevas preguntas científicas de las maneras no previamente posibles.

Nikon está haciendo su parte a la imagen al mejor futuro teaming para arriba con JEOL para formar una alianza para investigar y desarrollar las herramientas que pueden correlacionar datos de la luz y de la microscopia electrónica, de tal modo combinando las ventajas cada tecnología proporciona.

La energía de la microscopia ligera es que es muy apacible a las células y a los tejidos vivos, pero no puede proporcionar la información del molecular-nivel que una poder del microscopio electrónico. Sin embargo, los microscopios electrónicos se restringen a las muestras non-living. Los microscopios ligeros también tienen la ventaja de permitir la visualización selectiva de estructuras, dando por resultado un extremadamente de alto nivel de la especificidad molecular. Según Ross, una meta de la sociedad de Nikon-JEOL es tender un puente sobre tecnologías cerca, por ejemplo, acontecimientos dinámicos de la proyección de imagen con la especificidad de la proteína común en acontecimientos dinámicos confocales o de la estupendo-resolución, consigue abajo la resolución del molecular-nivel común a la microscopia electrónica, y después alcanza otra orden de la magnitud de resolución más allá de cuál está típicamente presente con técnicas ligeras.

Financiamiento y el proveer de personal

Los programas del estudiante y del graduado en VÁSTAGO disfrutaron de un período de alta inscripción alrededor de hace una década antes de caer apagado y de nivelar. ¿Según Council 2012 del presidente de consejeros en ciencia y tecnología divulgue sobre la educación del VÁSTAGO, los E.E.U.U. necesita aumentar a la proporción de estudiantes que reciban grados de estudiante en campos del VÁSTAGO considerablemente sobre tarifas actuales para conservar la nación? superioridad de s en la ciencia y la ingeniería (S&E).

¿El presidente? búsquedas del presupuesto de s 2015 para abordar parcialmente esta edición con un aumento del 3.7 por ciento, o $2.9 mil millones, en programas a través del gobierno federal en la educación del VÁSTAGO. Los asuntos críticos que son tratados incluyen: ¿1) profesores del VÁSTAGO reclutando, de la preparación y del apoyo avanzar al presidente? meta de s de preparar a 100.000 profesores del VÁSTAGO antes de 2021 ($40 millones); 2) apoyo de más distritos escolares Vástago-enfocados ($110 millones); 3) mejorando la educación del VÁSTAGO del estudiante aumentando la retención de los comandantes del VÁSTAGO del estudiante y realzando la enseñanza del estudiante y el aprendizaje ($118 millones); y 4) invirtiendo en la investigación y el apoyo de la brecha de riesgo elevado, investigación de la alto-recompensa sobre las tecnologías next-generation del VÁSTAGO ($50 millones). La llave a mejorar la tubería de los profesionales futuros del laboratorio miente en los esfuerzos hechos para alcanzar a estudiantes jovenes antes del punto en su educación cuando comienzan a considerar opciones de la carrera.

No sólo son los laboratorios faltos de personal, pero según los respondedores de la encuesta sobre equipo de laboratorio, los encargados del laboratorio también se están ocupando de una mano de obra inexperimentada. Mientras que se desarrollan y se mejoran las nuevas tecnologías, el alcance del trabajo de laboratorio cambia continuamente. ¿Mientras que esto ahora presenta desafíos de la mano de obra, también presenta oportunidades de alterar iniciativas y programas actuales de la educación y de invertirlos más lejos en la preparación de mañana? mano de obra de s. El presupuesto 2015 proporciona $333 millones a los investigadores del estudiante de tercer ciclo de la ayuda, de $7 millones adicional para el National Science Foundation (NSF) para poner en marcha un nuevo programa que proporcione concesiones a las universidades que exploran nuevos acercamientos a los estudiantes de tercer ciclo del entrenamiento.

¿Mientras que él? ¿s imposible predecir la financiación en 2024, presidente Obama? el presupuesto de s 2015 da a buena idea qué esperar en el año que viene. El presupuesto propone $135.4 mil millones para el R&D federal, un aumento del $1.7 mil millones, o 1.2 por ciento, a partir de 2014. El aumento es leve y no bastantes ayudar muy probablemente perceptiblemente a esos laboratorios que sean insuficientemente financiados; pero después de 2013 se da la bienvenida el secuestro nivela, cualquier aumento.

Específicamente, los institutos nacionales de la salud reciben un aumento de $200 millones sobre su nivel 2014 a $30.2 mil millones; y el NSF recibe un aumento del 1 por ciento a $7.3 mil millones por el año. La inversión federal en la investigación básica y aplicada aumentó el apenas 0.4 por ciento a $64.7 mil millones. Mientras tanto, la inversión federal en el desarrollo suma $68.0 mil millones, un aumento del 2.3 por ciento comparado con 2014 niveles. La financiación para la infraestructura del R&D, incluyendo instalaciones y bienes de equipo, está abajo de $121 millón a $2.6 mil millones.

Tendencias de tecnología

Los analistas de Gartner lanzaron recientemente sus tendencias de tecnología anuales de la tapa 10 que serán estratégicas para la mayoría de las organizaciones en 2015. ¿Mientras que la lista incluye las cosas tales como? ¿computación por todas partes? ¿y? ¿el Internet de cosas? la tendencia más interesante con implicaciones del laboratorio es impresión tridimensional. Según Gartner, se espera que los envíos mundiales de impresoras tridimensionales crezcan el 98 por ciento en 2015, seguido por una duplicación de los envíos de la unidad en 2016. Los pronósticos esperan que la impresión tridimensional alcance un punto que inclina en los tres años próximos a medida que el mercado para los dispositivos de impresión tridimensionales relativamente baratos continúa creciendo rápidamente y el uso industrial se amplía perceptiblemente. Los nuevos usos industriales, biomédicos y del consumidor continuarán demostrando que la impresión tridimensional es medios verdaderos, viables y rentables de reducir costes con diseños mejorados, una creación de un prototipo aerodinámica y una fabricación a corto plazo.

¿? ¿Los números serán probablemente incluso más grandes que ése? Joshua Pearce, profesor adjunto de dirigir en la tecnología Univ de Michigan., y gurú tridimensional de la impresión, dijo el equipo de laboratorio. ¿? ¿La llave a la extensión es ahorro en costes masivo y la capacidad de modificar para requisitos particulares como nunca antes.?

Apenas hace algunos años, las impresoras tridimensionales eran un lujo costoso con el cual muy pocos laboratorios e incluso pocos consumidores tenían el placer del trabajo. Los cinco años delanteros rápidos, y una impresora tridimensional $500 modernos pueden imprimir herramientas más de alta calidad que $20.000 de años más allá.

Un producto primario propulsó esta extensión: el proyecto de RepRap. Basado en el Reino Unido, RepRap se convirtió en la primera abrir-fuente, impresora tridimensional casera de DIY disponible para el público en un bajo costo. En vez de los fabricantes que tienen unas centenas ingenieros trabaje en diseños y las innovaciones, ahora la comunidad mundial entera de la ingeniería podrían participar en la evolución. Los millares de gente han contribuido al proyecto durante los años, y básicamente a cada mes, una nueva versión de la impresora sale que tiene menos piezas, es más fácil de juntar y es más rápida y mejor.

¿? ¿Pienso que los laboratorios serán uno de los primeros lugares que las impresoras tridimensionales aparecerán extensivamente? Pearce dicho. ¿? ¿Mucho equipo necesita ser creado para requisitos particulares y ser construido, y es muy costoso en general.?

El año pasado, Pearce publicó un papel en PLOS uno que encontró que los costes del laboratorio se podría cortar cerca tanto como el 98 por ciento si uno substituyó el equipo disponible en el comercio por las alternativas generadas por una impresora tridimensional. Según el diario, era la tentativa primero sabida probar esta clase de acercamiento al equipo de laboratorio para un laboratorio entero. Además de ahorro en costes, el arreglo para requisitos particulares y la flexibilidad totales son ventajas agregadas de la impresión tridimensional.

¿? ¿Él? ¿control total de s del proceso? Pearce dicho. ¿? Cada científico hace el labware de encargo, y ése implica generalmente el ir a la tienda de máquina o el pagar absolutamente de un pedacito del dinero. Cuando usted imprime algo, usted consigue exactamente lo que usted quiere. ¿Usted? el re no intentar comprar pequeño, medio o grande, usted puede imprimir algo entre eso cabe su experimento exacto. ¿Los investigadores pueden modificar experimentos para requisitos particulares y hacer les la función incluso mejor que qué se puede hacer con el equipo comercial.?

Por ejemplo, Pearce teamed con un laboratorio de la biotecnología en campus e hizo una bomba de la jeringuilla de la abrir-fuente para los peniques en el dólar. En vez de hacer un experimento a la vez, el laboratorio puede ahora hacer 12 experimentos simultáneamente para el mismo coste.

Mientras que la mayoría de laboratorios no tiene actualmente impresoras tridimensionales, ha habido un aumento espectacular en literatura este año solamente. ¿Pearce dice que él ha visto los diseños para todas las clases de equipo de prueba y que los provee recientemente, que presta crédito a Gartner? hipótesis de s de un aumento del 98 por ciento.

¿? ¿Pienso que cada uno tendrá una impresora tridimensional? Pearce dicho. ¿? Una vez que usted tiene acceso a uno, cambia la manera que usted piensa. ¿La naturaleza de la abrir-fuente de impresoras tridimensionales puede permitirnos llegar a ese nirvana de la ciencia en donde todos trabajamos juntos.?

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